Um 3D

Aug 02, 2023

O coração é um órgão complexo com um propósito simples – bombear sangue para dentro e para fora novamente.

Ele faz isso por meio de uma rede interconectada de células cardíacas retangulares chamadas cardiomiócitos, que bombeiam o sangue para a parte superior do coração (através dos átrios) e para fora pelos ventrículos na parte inferior. As células do marcapasso no coração o mantêm funcionando de 60 a 100 batimentos por minuto, dependendo da frequência cardíaca basal da pessoa.

Devido à complexidade do coração, as tentativas de imprimir em 3D uma versão do modelo para usar em testes de drogas, ou mesmo para implantar dentro de uma pessoa viva, foram insuficientes – até agora.

Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard anunciaram um modelo impresso em 3D de um ventrículo que bate com seu próprio ritmo inerente quando estimulado com eletricidade. O truque está em um novo tipo de tinta Gel com Infusão de Fibra (FIG), projetada para que as fibras internas se conectem umas às outras como fazem os cardiomiócitos.

“A tinta FIG é capaz de fluir através do bico de impressão, mas, uma vez impressa, a estrutura mantém sua forma 3D”, disse Suji Choi, pesquisador associado da SEAS, em entrevista ao Harvard News. “Devido a essas propriedades, descobri que é possível imprimir uma estrutura semelhante a um ventrículo e outras formas 3D complexas sem usar materiais de suporte ou andaimes extras.”

A nova tinta 3D começou com uma ideia de um pesquisador de pós-doutorado, Luke MacQueen, mas foi desenvolvida no laboratório de Kevin Parker – chefe do grupo de biofísica de doenças do SEAS. A máquina permite tecer um material de microfibra particularmente delicado.

Choi usou a máquina para fazer uma folha fina, parecida com algodão, que ela quebrou em pequenos segmentos, usando ondas sonoras, e adicionou à tinta hidrogel. Com o tempo, ela encontrou a proporção certa entre os segmentos de tinta e fibra, que tinham apenas cerca de 100 micrômetros de comprimento. Com a tinta certa, ela imprimiu um ventrículo com fibras e cardiomiócitos alinhados como fariam em um coração real.

Quando ela aplicou uma corrente elétrica de “marca-passo”, o ventrículo se contraiu em uma onda coordenada.

“Foi muito emocionante ver a câmara realmente bombeando de maneira semelhante ao bombeamento dos ventrículos cardíacos reais”, disse Choi.

Ela refinou a estrutura até que ela pudesse bombear de 5 a 20 vezes mais volume de fluido do que tentativas anteriores de corações impressos em 3D, e a equipe quer torná-la mais espessa e mais parecida com um coração.

O verdadeiro coração bate 100 mil vezes por dia, cada vez exercendo aproximadamente a força necessária para apertar uma bola de tênis. Numa base por peso, o coração tem as maiores necessidades energéticas de qualquer órgão humano e depende de uma variedade de fontes de energia.

“Comparado ao coração real, nosso modelo de ventrículo é simplificado e miniaturizado”, disse Choi.

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